涡旋压缩机压力腔内流场分析

由于涡旋压缩机的内部结构,利用常规实验测量的方法来获得涡旋压缩机工作时的瞬时流场信息十分困难。基于Fluent的动网格技术完成了三维涡旋压缩机压力腔内瞬态流场仿真,得到了各个转角位置的温度、压力变化过程以及生动丰富的瞬时流场信息,为涡旋压缩机的优化设计提供了理论参考。     

涡旋式液泵内流场及空化的数值模拟

对涡旋液泵的内流场进行了数值模拟,其中空化模型采用Schnerr-Sauer模型,流体域的变化通过动网格技术来实现,得到涡旋式液泵在0.5 mm啮合间隙下的流场,同时对泵内特殊点的压力和速度进行了监测,并对其进出口流量进行了计算.结果表明:涡旋液泵吸液腔在0°附近产生压力峰值,达到1.50 MPa,在高压差的作用下,外啮合间隙处存在高速射流,使外部流道内产生涡和空化.在啮合间隙低压侧,动盘运动使吸液腔局部面积增大而产生负压和空化.涡和空化造成其附近压力和速度的脉动,从而堵塞流道,并使泵的整体流量产生脉动.动盘的运动和进口的不对称导致涡旋液泵两侧工作腔内压力、速度、涡的分布以及吸液量存在较大的差异,并在吸液后期导致右侧吸液流道内流动趋于静止,流体主要通过顶部流道流入右侧吸液腔.     

高效农用涡旋压缩机密封与控制响应分析

为解决农用涡旋压缩机切向和径向泄漏的问题,对涡旋压缩机的密封装置进行了设计和优化。涡旋压缩机的主要由防自转结构、支架体、动涡旋盘和静涡旋盘组成,其主要工作部件为动涡旋盘和静涡旋盘。采用迷宫密封结构及定长流动理论进行密封流场的计算,并利用湍流模型对通道模型进行计算,优化迷宫槽尺寸和结构,以提高密封性。对迷宫密封的泄漏量进行试验,确定了泄漏量的计算公式,并通过试验证明了迷宫密封方式的密封效果良好。     

涡旋阀压电泵内部空化流动的数值分析

设计了一涡旋阀压电泵,采用动网格模型对其进行数值分析.首先对涡旋阀压电内部流场进行了动态模拟,得到了不同时期压电泵内的速度和静压分布图,有效地将压电振子的动态特征和流体的运动特征进行了间接流固耦合分析,验证了动网格模型在研究压电泵运动边界方面的可行性.研究了驱动频率,压电振子振幅,泵腔高度对涡旋阀压电泵输出性能的影响,发现驱动频率越小,压电振子振幅越大,出口体积流量越大,泵腔高度约为250μm,出口流量达到最大值.此外,还分别对涡旋阀和涡旋阀压电泵进行了空化模拟,得到了空化时涡旋阀内和不同时刻泵腔中的气液分布,为有效预测压电泵腔内空化,抑制空化现象提供了一定依据.     

旋流泵内部盐析颗粒流场PIV试验

为探索旋流泵内盐析颗粒的流动规律,利用PIV粒子图像速度场仪对泵内颗粒流场进行了测量,获得了颗粒准三维速度场分布,初步掌握了泵内不同工况下颗粒的流动特征.结果表明,叶轮各轴截面上速度分布差异显著,无叶腔中速度分布呈现强迫涡旋和自由涡旋的特征;流量增加,颗粒流在叶轮进口处相对速度增大,出口处相对液流角也增大,无叶腔小半径处颗粒径向速度分量随之增大;颗粒流存在纵向涡旋,涡旋中心位于叶轮流道中部,且随流量变化并不明显.     

拖拉机涡旋压缩装置内部流场CFD分析

以拖拉机涡旋压缩装置为研究对象,利用MatLab建立了一种涡旋压缩装置的复杂组合式涡旋线数学模型,该涡旋线由基圆渐开线、高次曲线及圆弧组成。进一步借助CFD对涡旋压缩装置的内部流场进行数值模拟,得出该组合式涡旋曲线压缩腔的内部流场分布及内部流场与涡旋线曲率的关系,为进一步研究组合式涡旋线压缩装置的设计方法提供理论支持。     

基于滑移网格技术的揉碎机内流场研究

为研究揉碎机揉碎腔内的流场结构和流动状态,运用计算流体力学方法,基于滑移网格技术,对揉碎机空载时腔内的湍流非定常流场进行了三维瞬态数值模拟,得到了转速为2 800r/min时,揉碎机转子转动1周时间内,揉碎室和抛送室的流场空气动力学特性参数随时间变化规律,准确地反映了瞬态流场结构信息。结果表明:低压区在抛送室中半径为0~20mm附近,最高压力区在抛送叶片与内壁间隙,容易形成回流造成物料排出不易;启动阶段最大速度发生在出料口内侧尖角区域;轴向压力速度分布过于均匀,进而影响整机效率。此研究为揉碎机内部流场结构优化提供了新方法,提出了改进该机型的方向,为优化该机效率奠定了理论基础。     

基于PIV的循环式生物絮团系统涡旋分离器内流场研究

为分析循环式生物絮团系统涡旋分离器的内流场特性,基于非接触式流场测试PIV (Particle image velocimetry)技术对试验规模涡旋分离器内流场进行测量,分析了该涡旋分离器在不同水力停留时间工况下(248、83、49 s)涡旋分离器内部流场的合速度、分速度和涡量等分布情况。结果表明:不同水力停留时间条件下,涡旋分离器内套筒内部区域的左下角和上部区域均表现一定的涡旋,同时随着水力停留时间的加快,中间内套筒内的颗粒速度方向大致相同,仅在筒壁附近产生小的二次流,同时沉积仓内的颗粒速度方向趋于一致;虽然水力停留时间加快,但轴向和径向的合速度变化不大,且不同速度占据的比例基本相同;不同工况下顺时针和逆时针涡量基本相同,且水力停留时间越慢,流场的涡量相对越小,并随着水力停留时间加快涡量分布趋向均匀,即高涡量区域逐渐增加; PIV试验由于激光能量一定,其穿透能力有限,因此,对于复杂结构的PIV试验所获得的结果有待改进。     

旋流式模型泵内部三维湍流场的测量

为获得旋流泵内部三维湍流场的真实情况,设计制造了模型泵并构造了试验装置.运用激光多普勒测速仪（LDA）,对旋流泵最优工况下的无叶腔及叶轮内部速度场进行了测量,得到周向速度、轴向速度、径向速度及其对应的均方根脉动速度分布等.测量结果表明：旋流泵内流场是强制涡旋和自由涡旋的叠加,同时存在循环流与贯通流,与前人提出的流动模型相吻合;无叶腔与叶轮内周向速度分布差异较大;在叶轮进口处,液流已有预旋,流动撞击损失较大;该型泵内湍流脉动呈各向同性.所得结果不仅可用来验证数值计算结果的准确性,而且为旋流泵内部两相流场的深入研究打下基础.     

液力偶合器部分充液流场数值模拟与特性计

利用CFD平台的滑动网格法与混合模型模拟液力偶合器流场的瞬态流动,得到偶合器内部速度与压力分布.总结了不同充液率下流场结构的变化及两相分布情况.基于速度、压力数值解计算了液力偶合器叶轮转矩,并计算出不同充液率下液力偶合器的原始特性.将性能预测结果与实验进行了对比分析,结果表明,数值模拟计算结果与实验结果吻合较好,基本反映了流道内部流动的基本特征.     

基于CFD的循环生物絮团系统涡旋分离器结构参数优化

为提高循环生物絮团系统涡旋分离器分离效率,以欧拉-欧拉多相湍流模型为理论框架,运用计算流体力学技术,对3种不同筒径比α涡旋分离器内固液两相三维流动进行了数值模拟,并分析了相关速度云图、速度矢量云图、流体迹线云图、内部固相分布以及出口处固相体积分数变化等。模拟结果表明:在进水口进水速度为0.36 m/s时,随着筒径比α的增大,3种涡旋分离器套筒外侧以及进水口以下部分速度流场差别较小,但套筒内流场湍流逐渐加剧,同时,套筒外侧附近和套筒内部,涡旋逐渐加剧,增加能耗,且不利于固体颗粒的沉积,总体而言,涡旋分离器在α为1.5之后分离效率下降,并保持相对稳定,具体表现为,当涡旋分离器α为1.5时,内部固相体积分数相对较高,而出口处固相体积分数较低,随着α增大,其分离效率由α为1.5时的27%降至α为2.0时的17%,并随着α再次增至2.5时,分离效率保持基本不变。涡旋分离器流场速度的实测结果与模拟结果基本一致,而分离效率存在一定差异,但是变化规律相同,表明数值模拟在优化涡旋分离器结构方面是可行的。     

场地膜秆分离装置的结构优化

为达到有效分离地膜的目的,研究场地膜秆分离装置内流场的压力分布和速度分布,获得适合场地膜秆分离装置的结构,为场地膜秆分离装置的结构设计和优化提供了比较重要的理论依据。建立场地膜秆分离装置初始模型,采用Ansys的Fluent模块对其腔体内流场压力分布和速度分布进行了数值模拟,对比分析所得的结果,得出腔体长度为5m、腔体形状为长方体、送风口形状为正方形时为合理结构,此时腔体流场的压力分布总体均匀,下落粗棉秆和细棉秆的范围相对较大,有利于地膜分离。     

离心风机涡旋结构及失稳流动特性分析

为了了解离心风机转子区域的失稳流动特性,基于SST k-ω湍流模型,探究了风机进流面非均匀流动特性与转子区域失稳流动的匹配关系,并基于涡动力学探究了转子失稳流道的涡旋尺度与结构.研究结果表明,在设计风量下,离心风机转子区域呈现明显的非均匀流动特性,可由气流速度、流动品质划分为稳流区和失稳区.同时,风机进流面流动特性与转子区域内流特性保持较好一致性,压力、速度、进流冲角皆呈现非均匀分布.进流面高速气流仅仅冲刷转子稳流区流道,而进流面低速流体在流经转子轴端后经由离心力的作用流至各个流道.通过使用进流冲角、环量、切向速度等方法,确定了额定工况下转子区域涡旋尺度、堵塞程度最为剧烈的流道,并通过湍动能及涡核分布成功捕捉堵塞流道的涡旋结构.     

液力偶合器内部流动数值模拟

为分析液力偶合器内流场的流动情况,对偶合器内部的三维流场进行数值模拟,根据模拟结果对偶合器在制动工况及牵引工况内流场的速度、压力分布进行详细分析,探讨其泵轮和涡轮流场的流动特性,为偶合器的优化设计提供参考。     

HD型石油化工流程泵双蜗壳内部流场数值计算

180°对称分布的双蜗壳结构在大型离心泵中应用广泛,但目前对双蜗壳内部流动规律的数值研究还相对较少。为了探究双蜗壳流道内部流动规律,利用CFD软件,基于雷诺时均N-S方程和k-ε紊流模型,通过SIMPLE算法进行压力速度耦合,对双吸式HD型石油化工流程泵蜗壳流道内部流场进行了数值模拟,得到了蜗壳内的速度场以及压力场的分布规律,并重点分析了隔舌和扩散段内的流动。数值结果表明,蜗壳内的速度场以及压力场分布相对比较均匀,在隔舌和扩散段内存在一定的回流和涡流,但并不影响泵的良好性能和高效率。     

抛雪离心风机内流场数值模拟及其结构参数优化

抛雪离心风机工作时,其内部流动是三维非稳态不可压缩的气固两相流动。按整车参数和清雪要求设计了1套抛雪离心风机,并采用CFD方法对其内部流场进行了数值模拟,初步揭示了其内部流场的速度和压力分布。在详细分析速度场和压力场的基础上,对抛雪离心风机的结构参数进行了优化,得到了4叶片、后倾10°的抛雪效率高的抛雪离心风机结构。      

侧正压玉米排种器流场模拟与试验

为了分析工作参数对侧正压玉米排种器内部流场分布的影响,用Fluent软件的大涡模拟方法(LES)分析了排种器内部的正压气室流场,研究了不同参数下排种器内部流场的变化规律。分析表明,进气口压力恒定时,随着转速的增加,压力场分布变化较小,基本数值波动不大;根据速度场分析,当转速较高时,充种区气流流速变小,易造成种子充填性较差。当转速恒定时,进气口压力在一定范围内变化,排种器内部压力场分布变化较小,说明压力变化对种子充填性能影响不大。根据排种试验,进气压力1.2kPa,排种盘转速16r/min时,排种合格指数达到9130%,且排种盘转速是影响排种性能的最显著因素。     

低比转数恒扬程泵内部流场数值模拟

应用流场计算软件 CFX,采用修正的 RNG k －ε湍流模型,数值模拟了5种流量（0.6Qd ,0.8Qd ,1．0Qd ,1.2Qd 和1.4Qd ）工况下恒扬程泵的内部流场,重点对0.6Qd ,1.0Qd 和1.4Qd 等3种流量工况下叶轮中间流面的压力场以及速度场进行研究,并提取了该3种流量工况下叶片中间流线的载荷进行分析．采用正则化螺旋度 Hn 对叶轮中间流面以及蜗壳8个断面的涡旋流动进行了分析．模拟结果表明：叶轮出口边存在明显的回流,回流角随着流量的增大而减小;叶片形状对叶片载荷分布规律具有一定的影响;相对于主流运动方向而言,叶间流道内主要是正向涡旋,而蜗壳内部是对称性旋涡,蜗壳内旋涡从隔舌处的断面到螺旋线末端的断面经历了由稳定到不稳定再到稳定的发展过程．     

非定常空化流动涡旋特性分析

基于试验和数值结果对三维非定常空化流动的涡旋特性进行分析.试验采用高速摄像系统对三维空穴发展过程进行观测.数值计算中采用混合密度分域的湍流模型和基于相间质量传输的空化模型.与试验结果对比,表明该计算方法能够准确捕捉云状空化的非定常过程：附着空穴的初生和发展,附着空穴的断裂,以及大尺度脱落空泡团的形成.基于计算结果,采用涡量分析法并引入复杂流场中的涡旋结构判据研究了空化现象的发生和发展对涡量输运过程的影响.结果表明：反向射流的形成和发展导致速度梯度的变化,从而引起涡量产生项的非定常变化;气液两相的相互转换会导致流场内体积变化率以及密度梯度的变化,同样引起体积变化率项和斜压矩项的非定常变化.采用速度梯度张量不变量Q和R分析空化现象的涡旋特性可以发现：在水翼前端附着空穴区域,旋转效应大于形变效应;脱落空泡位置附近,旋转效应和形变效应共同支配云状空泡运动.     

筒阀动水关闭过程中下边缘形状对流场的影响

为研究筒阀下边缘形状对动水关闭过程周边流场的影响,选用RNG k-ε湍流模型,运用动网格和滑移网格技术,利用Fluent仿真软件对2种不同下边缘形状筒阀的动水关闭过程进行三维非定常流动数值模拟.通过对不同关闭行程的筒阀周边压力场和速度场,以及筒阀内外表面和下端面压力分布的对比分析可知,小倾斜度下边缘形状的筒阀不易产生汽蚀,倾覆力矩较小,下端面所受下拉力较小,且节流处速度分布均匀、过渡平滑,水力损失小.与小倾斜度下边缘形状的筒阀相比,弧形下边缘形状筒阀的倾覆力和下拉力具有较小的波动性,在筒阀下端面入流处压力扰动小,筒阀关闭行程中其下端面压力变化幅度小,能有效防止发卡现象发生.该研究对于筒阀下边缘形状的设计和优化以及提高水轮机筒阀运行稳定性具有一定的参考价值.